CN1304343A - 金属薄带连铸方法和装置 - Google Patents
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Abstract
在连铸设备(1)中连铸金属薄带时,连铸坯(7)向下自结晶器(2)出来并借助驱动滚子对(4,5)支撑和拉动连铸坯(7)而在一垂直导向辊(3)内导向,其缺点在于,驱动滚子(4,5)压在连铸坯(7)上的压紧力造成对软态可连铸坯无控制的轧制。为克服该缺点,本发明提出,驱动滚子(4,5)以可变压紧力(P1,P2)压向连铸坯(7),根据连铸坯厚度(d3,d4)“实时(在线)”调节该力,使连铸坯厚度达到并保持一个恒定值。
Description
本发明涉及一种在连铸设备中连铸金属薄带的方法和装置，备有一个振荡式水冷结晶器、一套布置在其下方的连铸坯垂直导向辊-该导向辊带有支撑和冷却连铸坯直至其完全凝固的装置、一对或多对驱动滚子对-其为了支撑和送出连铸坯而朝向连铸坯压紧、一个使连铸坯折弯的装置和一个使连铸坯回弯的装置。
根据现有技术，连铸厚度较小(约80mm以下)的金属带时，通过采用特殊构型的结晶器板和/或通过挤压晶核尚呈液态的连铸坯来达到较小的连铸坯厚度。这样的连铸设备，其典型结构包括一个振荡式结晶器，一套布置在其下方的连铸坯垂直导向辊-其带有喷水嘴以使连铸坯冷却直至其完全凝固，以及一对或多对驱动滚子对用于送出连铸坯，从编号W4+9/319/SMS施罗曼-西马克股份有限公司(Schloemann-Siemag Aktiengesellschaft)/4000/8/87的样本“CSP/小型带材生产/经济型带材生产的铸造和轧制新方法”中即可查出。为了能够将连铸坯从铸造设备中送出，驱动滚子以一定压力压到连铸坯上，以可靠地避免打滑。这种连铸设备的一个特别之处是，用于将连铸坯送出的驱动滚子对布置在完全凝固点的下方，这样，利用连铸坯中液态晶核间的空位保证铸坯不会对驱动滚子的压力反弹，在铸坯上产生足够大的拉动力。
在现有技术中，驱动滚子靠液压缸压到连铸坯上，其压力在铸造过程中不能改变。这种方案在铸造低碳钢和奥氏体不锈钢时是很好的。但在铸造其它钢种时，如硅合金钢，铁氧体不锈钢，高碳钢，由于这些钢在1100℃时非常软，为产生拉出力所必需的滚子压力就会导致连铸坯的厚度减小。而且，为了切实防止滚子打滑，亦即防止连铸坯喂料停顿，在实践中要求调定的滚子压力明显高于其原本所需的值。这一过高的压力使连铸坯在非控制状态下被滚子轧制，厚度减小，如60mm厚的连铸坯厚度减小量达8mm。
由于连铸坯的强度随着各种铸造参数不断改变，这些参数影响连铸坯的温度，如熔化温度，铸造速度，次级冷却强度等，所以在滚子压力不变时连铸坯厚度的减小量是变化的且不可控制的。
连铸机中相对布置的导向辊向在其间通过的连铸坯施加一个作用力，为了控制这个力，DE 27 47 000 A1建议，对该力进行测量，当它与标准值有偏差时，简单地通过转动一个螺母或螺栓调节轧辊间隙尺寸。这种调节或纠正在各个铸坯通过的间隙中可以迅速完成，但在铸坯通过过程中仍具有不能控制轧辊过程的缺点。
由于驱动滚子对连铸坯的轧制过程不能控制且不断变化所造成的缺点在于：
-铸坯棱边撕裂
-铸坯厚度不规则地减小
-由于铸坯长度变化不能确知使连铸设备电机同步驱动困难
-难以保证预定的单卷重量
为了避免驱动滚子对连铸坯的这种不希望出现的非控制轧制，要求滚子压力不超过一定值。
所需的拉出力可以通过增加滚子对数量，通过加大滚子直径并使所有的滚子参与驱动而达到。
所有这些措施的缺点在于，设备技术投资增加，由于维护费用增加额外加大了生产成本。铸坯厚度越小，这些缺点越明显，这是因为由于横截面减小且设备高度降低，支撑拉出力的连铸坯重量也相应减小。
本发明的任务是，开发一种连铸金属薄带的连铸设备及方法，采用该设备和方法，以尽可能低的设备技术费用支出，使拉出连铸坯的驱动滚子所导致的连铸坯厚度减小量尽可能稳定地保持预定值并在整个铸造过程中保持不变。
在采用带有振荡式水冷结晶器和布置在其下方的连铸坯垂直导向辊的连铸设备连铸金属薄带时，根据权利要求1给出的措施，本发明解决上面提出的任务的方法是，在整个铸造过程中，至少一对驱动滚子对以一个可变的、确知的压力持续地压在连铸坯上，使确定的厚度减小量达到最小2％，该值与连铸坯完全凝固时的铸坯厚度有关，并使连铸坯厚度恒定保持预先调定的值。
从属权利要求给出了本发明的有利实施方式，权利要求5给出了解决所提出的任务的设备。
在铸造软钢薄铸坯时，如果要切实避免连铸坯喂料停顿而不采用多对大直径驱动滚子对，则不可避免地驱动滚子对会对完全凝固的连铸坯产生轧制作用。所以按照本发明的方法使这一轧制过程可以控制，连铸坯厚度总减小量达到最少2％。连铸坯厚度减小量最少2％可避免驱动滚子打滑，同时也可使得在结晶器和次级冷却范围内连铸坯厚度较大的优点得以发挥。
本发明是这样实现通过至少一对驱动滚子对使连铸坯厚度减少量可以控制并同时恒定保持预先调定的理论厚度的，即至少一对将连铸坯拉出的驱动滚子对直接在连铸坯完全凝固之后以一个可变的确定的压力持续地压在连铸坯上。为此滚子之间的实际距离与连铸坯厚度相当，连续测量该实际距离并在一个测量-调节机构中与预先调定的连铸坯理论厚度进行比较。根据测量数据比较结果，通过一个与测量-调节机构相连的液压泵“实时”调节驱动滚子对压到连铸坯上的压紧力，这样可以一直达到并保持预先给定的连铸坯理论厚度。
在本发明的另一种结构中，拉出连铸坯的驱动滚子对以可变的压紧力压到可移动的挡块上。根据所需要的连铸坯理论厚度，可移动的挡块被放置在相应的位置，使滚子之间具有与连铸坯厚度相当的恒定距离。作用在挡块上的压力，其大小至少要能使滚子间距离在正常的铸造过程中保持不变，并且保证，在导坯杆通过时或铸造故障时，成对的滚子对可以打开。
在铸造过程中，由于要求厚度最少减小2％，使轧制时的轧制阻力变化，所以要求作用在挡块上的压紧力能够相应于给定的厚度减少量变化，以使得成对的滚子对在出现故障时可以打开。
前面所述的根据本发明的两种方式不仅可以分别单独使用，还可相互结合使用。例如，一台连铸设备可以具有至少两对驱动滚子对，其中一对驱动滚子对的间隙宽度通过一个可变的压力“实时”调节，而另一对驱动滚子对的间隙宽度通过作用在挡块上的压紧力保持不变。综合使用这两种方式之后，厚度的总减少量仍达到本发明提出的至少2％。
通过适宜的厚度减少量，即驱动滚子对连铸坯的可控制的轧制，产生了一个新概念：薄坯技术，即相对于公知方法(CPR,LCR,ISR)，驱动滚子直接在铸坯完全凝固点之后对其进行轧制。这不需要支出额外的技术费用即可实现，而且相对于前面所述的公知技术，铸造速度不降低。
此外，轧制完全凝固的连铸坯，无论用哪一种钢，还允许在结晶器内增大连铸坯厚度而不降低铸造速度，籍此改善钢的质量。此外，通过驱动滚子进行可控制的轧制，可以生产出在绕卷时不损害钢的质量的薄铸坯，这样又产生了一个具有优点的新设备的概念。
根据本发明的连铸设备包括一套布置在振荡式结晶器下方的连铸坯垂直导向辊，它带有对连铸坯进行支撑和冷却及可能需要的挤压直至其完全凝固的装置，还包括至少一对驱动滚子对，其为了支撑和拉出连铸坯而压向连铸坯，还包括一个使连铸坯折弯的装置和一个使连铸坯回弯的装置。其中至少一对驱动滚子对在连铸坯完全凝固点的直接下方连接能产生可变压紧力的机构。该机构可以是由液压泵驱动的活塞缸单元，与一个测量-调节机构连接。该测量-调节机构通过测量传感器，如感应式位移信号接受器，连续测量驱动滚子对之间的连铸坯厚度实际值，将该测量值与一个预先调定的理论值比较，当其与理论值有偏差时，“实时”调节由相应的活塞缸单元输出的压紧力。
在根据本发明的连铸设备的另一种结构型式中，在至少一对驱动滚子对上设置有可移动的挡块，加压机构，如活塞缸单元，以可变的压紧力向该挡块施加压力。该可移动挡块的结构能够保证滚子之间的距离不会小于预先调定的值，而压紧力可以阻止滚子之间的距离超过所期望的值，只有在导坯杆通过时或出现铸造故障时才可以超过。
下面借助附图中示意性描述的两个实施例，进一步详细说明本发明的组成，特点和优点。
附图为：
图1 一台带有驱动滚子压紧力“实时”调节机构的连铸设备的一部分的流程图
图2 一台带有两对安置的固定驱动滚子对的连铸设备的一部分的流程图
图1所示的连铸设备(1)的部分包括一个振荡式结晶器(2)，连铸坯(7)以厚度(d1)从该处垂直向下出来。其下方是连铸坯垂直导辊(3)，带有对连铸坯(7)进行支撑和冷却及可能需要的挤压使其达到厚度(d2)的装置。
连铸坯(7)初始为液态，在其向下行进的路程中，在垂直导向辊(3)范围内由于强制冷却由外向内凝固，液态晶核(6)越来越小，在完全凝固点(17)连铸坯在整个横截面上凝固。由于在完全凝固点(17)连铸坯温度仍然很高，而连铸坯(7)还很软，所以在该范围内可以根据本发明应用驱动滚子对(4,5)对连铸坯进行可控制的轧制。
为实现此目的，在图1所示的实施例中，直接在凝固点(17)下方设置了两对上下分布的驱动滚子对(4,5)。这两对驱动滚子对(4,5)不仅支撑连铸坯(7)并将其继续向下拉出，同时还对其进行可控制的轧制。这一轧制作用从连铸坯出口厚度(d2)开始，首先由一对驱动滚子对(4)以压紧力(P1)挤压到厚度(d3)，然后由下一对驱动滚子对(5)以压紧力(P2)挤压到厚度(d4)，该值相当于所期望的连铸坯理论厚度(dsoll)。通过这一可控制的轧制过程所得到的连铸坯厚度减小量应达到至少2％，这还与连铸坯出口厚度(d2)有关。为了同时满足对连铸坯厚度最小减小量和连铸坯厚度(d4)恒定保持连铸坯理论厚度(dsoll)这两个要求，在整个铸造过程中对连铸坯厚度(d3)和(d4)不断“实时”测量并在出现偏差时做相应调节。其过程如下：
每对驱动滚子对(4,5)中分别有一个驱动滚子与一个活塞缸单元(11,12)的活塞杆(21,22)连接，以压力(P1,P2)压向连铸坯(7)，而相对的另一个驱动滚子支撑在一个结构件(18)上。活塞杆(21,22)的位置分别代表一对驱动滚子对(4,5)的两滚子间相对距离的一个值，通过其各自的测量值记录器(19,20)-如感应式位移信号接受器-转换为一个电信号(d3’,d4’)，该信号(d3’,d4’)被连续送给测量-调节机构(10)。参与可控制的轧制过程的驱动滚子对(4,5)的全部测量数据被送入测量-调节机构(10)，在该机构中将连铸坯(7)的总的厚度减小量与预先给定的连铸坯理论厚度(ds)进行比较。作为比较结果，测量-调节机构(10)通过输入到液压泵(9)的相应控制信号调节驱动滚子对(4,5)的活塞缸单元(11,12)所需要的压紧力(P1,P2)，两个力可能不相同。这样，驱动滚子间隙宽度的每一个微小变化立即通过活塞缸单元(11,12)及其测量值记录器(19,20)送给测量-调节机构(10)，并不断地被该机构转换为出现问题的驱动滚子对(4,5)的压紧力(P1,P2)的相应变化量。
图2描述了本发明的另一实施例，在该实施例中，连铸设备(1’)的驱动滚子对(4,5)同样通过一个活塞缸单元(1 3,14)压向完全凝固的连铸坯(7)，所不同的是，其压紧力(P3)另外还通过设置在活塞缸单元(13,14)的活塞杆(23,24)上的凸块(16)作用在可移动的挡块(15)上。驱动滚子间隙宽度不可能小于由挡块限定的宽度(d3,d4)，因为有挡块(15)阻止。
用简单的方法可以阻止驱动滚子间隙宽度超过预定的宽度(d3,d4)，即选择较高的压力(P3)，高于拉出连铸坯所需的力。这个提高了的压力(P3)高得足以使驱动滚子间隙宽度(d3,d4)在一般的铸造过程中保持不变，但不会象在公知的连铸设备中一样，导致对连铸坯的轧制不可控制，由于它压向坚固的挡块(15)，所以不会产生这种负作用。另一方面压力(P3)也不能过高，以便随时，如铸造故障时，可将驱动滚子对(4,5)相互分开，所以该压力(P3)同样也可通过泵(9)调节而改变。为了能够在同一连铸设备(1’)中进行对不同厚度的连铸坯的可控制轧制，挡块(15)设置为可移动的，以便可以用这种方法调节出每个所期望的驱动滚子间隙宽度值。
本发明不局限于附图所描述的两种实施例。也可以采用两对以上驱动轮直接在连铸坯完全凝固点之后进行本发明所称的轧制，并可考虑综合两种所谓的可能性：
-驱动滚子间隙宽度“实时”调节和
-通过以挡块限制压紧力来固定驱动滚子间隙宽度。
Claims (8)
1．用连铸设备(1,1’)连铸金属薄带的方法，备有一个振荡式水冷结晶器(2)，一套布置在其下方的连铸坯垂直导向辊(3)，其带有支撑和冷却连铸坯直至其完全凝固的装置，一对或多对驱动滚子对(4,5)，其为了支撑和拉出连铸坯(7)而朝向连铸坯(7)压紧，一个使连铸坯(7)折弯的装置和一个使连铸坯(7)回弯的装置，其特征在于，为了使连铸坯(7)的厚度减小量相对完全凝固点(17)的铸坯厚度(d2)确定并达到至小2％，并能恒定保持预先调定的连铸坯理论厚度(ds)，在整个铸造过程中，至少一对拉出连铸坯(7)的驱动滚子对(4,5)直接在完全凝固点之后以可变的、确定的压力(P1,P2)持续地压在连铸坯(7)上。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个与液压泵(9)相连的测量-调节机构(10)“实时”调节由液压泵(9)通过液压活塞缸单元(11,12)输出的至少一对驱动滚子对(4,5)的可变压紧力(P1,P2)，生产中的铸坯厚度实际值(d3,d4)作为调节参量被连续送入该机构(10)并与预先调定的铸坯理论厚度(dsoll)比较。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一对驱动滚子对(4,5)通过机械或液压方式固定设置而压力可变，以使驱动滚子间隙宽度(d3,d4)保持恒定且铸坯厚度总减小量达到至少2％。
4．根据权利要求1至3中一项或多项所述的方法，其特征在于，至少一对驱动滚子对(4,5)以可变的压紧力(P1,P2)压在连铸坯(7)上且其它驱动滚子对的滚子间隙宽度保持恒定，其中通过所有滚子对(4,5)后铸坯厚度总减小量达到至少2％。
5．实施根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法的装置，备有一个振动式水冷结晶器(2)，一套布置在其下方的连铸坯垂直导向辊(3)，其带有支撑和冷却必要时挤压连铸坯(7)直至其完全凝固的装置，一对或多对驱动滚子对(4,5)，其为了支撑和拉出连铸坯(7)而朝向连铸坯(7)压紧，一个使连铸坯(7)折弯的装置和一个使连铸坯(7)回弯的装置，其特征在于，至少一对设置在连铸坯(7)的完全凝固点(17)下方的驱动滚子对(4,5)，其与测量驱动滚子间隙宽度(d3,d4)的机构(19,20)和产生并传递驱动滚子对(4,5)施加到连铸坯(7)上的可变压紧力的机构(11,12,13,14)相连。
6．根据权利要求5所述的装置，其特征在于，产生并传递可变压紧力的机构是活塞缸单元(11,12,13,14)和活塞杆(21,22)，与液压泵(9)连接。
7．根据权利要求6所述的装置，其特征在于，测量驱动滚子间隙宽度(d3,d4)的机构(19,20)及产生可变压紧力(P1,P2)的机构(9,11,12)与一个测量和调节机构(10)连接。
8．根据权利要求5所述的装置，其特征在于，至少一对驱动滚子对(4,5)，其借助机构(13,14)压到连铸坯(7)上的驱动滚子在连铸坯方向借助设置在活塞杆(23,24)上的凸块(16)由可移动挡块(15)固定位置。
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